(57)【要約】      （修正有）【課題】半溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により成形品を製造する場合において金型の長寿命化を実現する金型及び成形体製造方法の提供。【解決手段】金型８２は、第１溝部８２１及び第２溝部８２２を備える。第１溝部は、中央部から外周部へ一定の長さ又は一定の幅をもって延びている。第２溝部は、第１溝部の外周部側の終端から延び、第１溝部のいずれかの部分に合流する。【選択図】図５
2010000525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部から外周部へ一定の長さ又は一定の幅をもって延びる第１溝部（１１０，２１０，８２１）と、
前記第１溝部の外周部側の終端から延び、前記第１溝部のいずれかの部分に合流する第２溝部（１２０，２２０，８２２，８２２Ａ，８２２Ｂ，８２２Ｃ，８２２Ｄ）と
を備える金型（８２，１００，２００）。
【請求項２】
前記第１溝部は、渦巻き形状を保持しながら一方向に向かって延びる渦巻き溝部であり、
前記第２溝部は、前記渦巻き溝部の巻き終わり端から延び前記渦巻き溝部のいずれかの部分に合流する
請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記第２溝部を深さ方向に沿って見た場合における前記第２溝部の外周辺は、円弧である、
請求項２に記載の金型。
【請求項４】
前記第２溝部を深さ方向に沿って見た場合における前記第２溝部の外周辺は、円弧と、前記渦巻き溝部の外周辺上の任意の点から延びる接線とから構成される、
請求項２に記載の金型。
【請求項５】
前記第１溝部は、前記中央部から前記外周部へ放射状に延びる複数の溝部であり、
前記第２溝部は、全ての第１溝部の外周部側の終端部分に合流する
請求項１に記載の金型。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の金型を用いて半溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により予備成形体（１２６）を製造する成形体製造方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の金型を用いて半溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により予備成形体（１２６）を製造する予備成形体製造工程と、
前記予備成形体の前記第２溝部に対応する部分を除去する除去工程と
を備える成形体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により成形体を製造するための金型に関する。また、本発明は、金型を用いて半溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により成形体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去に「半溶融ダイキャスト成形法により予備成形体をニアネットシェイプ成形し、その予備成形体を超精密仕上げ加工して目的とする成形体を得る」という成形体製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この製造方法を採用すれば、鋳造方法を採用するのに比べて高強度の成形体を製造することができる上、原材料費や、機械加工費、工具消耗品代を低減することができ、さらには研削廃材や加工廃液などの破棄物を低減することができる。
【特許文献１】特開２００５−３６６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、半溶融ダイキャスト成形法や半凝固ダイキャスト成形法により成形品を製造する場合において金型に中央部から外周部へと延びる溝が存在すると、金型寿命として通常求められる成形品ショット数より大幅に少ない成形品ショット数で、外周部側の溝端部付近に亀裂が生じるという問題が生じた。
【０００４】
本発明の課題は、半溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により成形品を製造する場合において金型の長寿命化を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る金型は、第１溝部及び第２溝部を備える。第１溝部は、中央部から外周部へ一定の長さ又は一定の幅をもって延びている。第２溝部は、第１溝部の外周部側の終端から延び、第１溝部のいずれかの部分に合流する。なお、湯口は第１溝部の中央部側の端部近傍に設けられている。
【０００６】
ところで、従来の第１溝部しか存在しない金型が半溶融ダイキャスト成形や半凝固ダイキャスト成形に用いられた場合、金型に高温の半溶融金属が加圧充填されると、第１溝部の外周部側の溝端近傍の溝壁（以下「外周端溝壁」という）を押す力が生じる。つまり、このとき、外周端溝壁には、引張荷重が負荷されることになる。その一方、このような金型から成形品が取り出されると、金型の温度は外周側から低下していく。このとき、金型の中心部と金型外周部との間に大きな温度差が発生し、熱膨張による圧縮荷重が外周端溝壁に発生する。したがって、このような金型では、外周端溝壁に、加圧による引張荷重と熱膨張による圧縮荷重とが交互に繰り返し負荷され、その結果、外周端溝壁に大きな応力振幅が発生することになる。そして、その応力振幅が金型の材料の疲労限度を越えると、疲労破壊が発生して外周端溝壁に亀裂が生じることになる。
【０００７】
しかし、本発明に係る金型には、第２溝部が形成されているため、外周端溝壁が存在しない。つまり、この金型には、大きな応力振幅が発生しない。このため、本発明に係る金型は寿命が長くなる。
【０００８】
なお、目的とする成形体を得るためには、上述したように、予備成形体から第２溝部に対応する部分を切削等の手法により除去すればよい。
【０００９】
第２発明に係る金型は、第１発明に係る金型であって、第１溝部は、渦巻き形状を保持しながら一方向に向かって延びる渦巻き溝部である。第２溝部は、渦巻き溝部の巻き終わり端から延び渦巻き溝部のいずれかの部分に合流する。なお、第２溝部の外周辺は円弧であるか、円弧と、渦巻き溝部の外周辺上の任意の点から延びる接線とから構成されるのが好ましい。また、この金型において、渦巻き溝部は、端面から一方向に延びていてもよいし、凹部（鏡板に相当する部分）から一方向に延びていてもよい。
【００１０】
この金型では、第１溝部が、渦巻き形状を保持しながら一方向に向かって延びる渦巻き溝部である。そして、第２溝部が、渦巻き溝部の巻き終わりから延び渦巻き溝部のいずれかの部分に合流する。このため、スクロール部材用の金型の寿命を長くすることができる。
【００１１】
第３発明に係る金型は、第２発明に係る金型であって、第２溝部を深さ方向に沿って見た場合における第２溝部の外周辺は、円弧である。
【００１２】
金型に渦巻き溝部が形成されている場合において、第２溝部を深さ方向に沿って見た場合における第２溝部の外周辺を円弧形状にすると、第２溝部の溝壁に、加圧による引張荷重および熱膨張による圧縮荷重が負荷されることを防止することができる。このため、この金型は寿命が長くなる。
【００１３】
第４発明に係る金型は、第２発明に係る金型であって、第２溝部を深さ方向に沿って見た場合における第２溝部の外周辺は、円弧と、渦巻き溝部の外周辺上の任意の点から延びる接線とから構成される。
【００１４】
金型に渦巻き溝部が形成されている場合において、第２溝部を深さ方向に沿って見た場合における第２溝部の外周辺を円弧と、渦巻き溝部の外周辺上の任意の点から延びる接線とから構成すると、第２溝部の溝壁に、加圧による引張荷重および熱膨張による圧縮荷重が負荷されることを防止することができる。このため、この金型は寿命が長くなる。
【００１５】
第５発明に係る金型は、第１発明に係る金型であって、第１溝部は、中央部から外周部へ放射状に延びる複数の溝部である。また、第２溝部は、全ての第１溝部の外周部側の終端部分に合流する。
【００１６】
この金型では、第１溝部が、中央部から外周部へ放射状に延びる複数の溝部である。そして、第２溝部が、全ての第１溝部の外周部側の終端部分に合流する。このため、放射状の補強リブ等を有する成形品用の金型の寿命を長くすることができる。
【００１７】
第６発明に係る成形体製造方法では、第１発明から第５発明のいずれかに係る金型を用いて半溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により予備成形体が製造される。
【００１８】
ところで、従来の第１溝部しか存在しない金型が半溶融ダイキャスト成形や半凝固ダイキャスト成形に用いられた場合、金型に高温の半溶融金属が加圧充填されると、第１溝部の外周端溝壁を押す力が作用する。つまり、このとき、外周端溝壁に引張荷重が負荷されることになる。その一方、このような金型から成形品が取り出されると、金型の温度は外周側から低下していく。このとき、金型の中心部と金型外周部との間に大きな温度差が発生し、熱膨張による圧縮荷重が外周端溝壁に発生する。したがって、このような金型では、外周端溝壁に、加圧による引張荷重と熱膨張による圧縮荷重とが交互に繰り返し負荷され、その結果、外周端溝壁に大きな応力振幅が発生することになる。そして、その応力振幅が金型の材料の疲労限度を越えると、疲労破壊が発生して外周端溝壁に亀裂が生じることになる。
【００１９】
しかし、第１発明から第５発明に係る金型には、第２溝部が形成されているため、外周端溝壁が存在しない。つまり、この金型には、大きな応力振幅が発生しない。このため、本発明に係る金型は寿命が長くなる。したがって、この成形体製造方法を利用すれば、金型費を抑制することができ、そのような成形体を安く製造することができる。
【００２０】
第７発明に係る成形体製造方法は、予備成形体製造工程及び除去工程を備える。予備成形体製造工程では、第１発明から第５発明のいずれかに係る金型が用いられて半溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により予備成形体が製造される。除去工程では、予備成形体の第２溝部に対応する部分が除去される。
【００２１】
ところで、従来の第１溝部しか存在しない金型が半溶融ダイキャスト成形や半凝固ダイキャスト成形に用いられた場合、金型に高温の半溶融金属が加圧充填されると、第１溝部の外周端溝壁を押す力が作用する。つまり、このとき、外周端溝壁に引張荷重が負荷されることになる。その一方、このような金型から成形品が取り出されると、金型の温度は外周側から低下していく。このとき、金型の中心部と金型外周部との間に大きな温度差が発生し、熱膨張による圧縮荷重が外周端溝壁に発生する。したがって、このような金型では、外周端溝壁に、加圧による引張荷重と熱膨張による圧縮荷重とが交互に繰り返し負荷され、その結果、外周端溝壁に大きな応力振幅が発生することになる。そして、その応力振幅が金型の材料の疲労限度を越えると、疲労破壊が発生して外周端溝壁に亀裂が生じることになる。
【００２２】
しかし、第１発明から第５発明に係る金型には、第２溝部が形成されているため、外周端溝壁が存在しない。つまり、この金型には、大きな応力振幅が発生しない。このため、本発明に係る金型は寿命が長くなる。したがって、この成形体製造方法を利用すれば、金型費を抑制することができ、そのような成形体を安く製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
第１発明によれば、半溶融ダイキャスト成形や半凝固ダイキャスト成形用の金型の寿命を長くすることができる。
【００２４】
第２発明によれば、スクロール部材用の金型の寿命を長くすることができる。
【００２５】
第３発明及び第４発明よれば、半溶融ダイキャスト成形や半凝固ダイキャスト成形用の金型の寿命を長くすることができる。
【００２６】
第５発明によれば、放射状のリブ等を有する成形品用の金型の寿命を長くすることができる。
【００２７】
第６発明に係る成形体製造方法を利用すれば、金型の長寿命化を実現することができると共に、金型費を抑制することができ、成形体を安く製造することができる。
【００２８】
第７発明に係る成形体製造方法を利用すれば、金型の長寿命化を実現することができると共に、金型費を抑制することができ、成形体を安く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に係る摺動部品を用いた圧縮機について、高低圧ドーム型スクロール圧縮機を例に挙げて説明する。なお、本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型圧縮機は、冷媒として二酸化炭素冷媒（ＣＯ2）やＲ４１０Ａ等の高圧冷媒に耐え得るように設計されている。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型スクロール圧縮機１は、蒸発器や、凝縮器、膨張機構などと共に冷媒回路を構成し、その冷媒回路中のガス冷媒を圧縮する役割を担うものであって、図１に示されるように、主に、円筒状の密閉ドーム型のケーシング１０、スクロール圧縮機構１５、オルダムリング３９、駆動モータ１６、下部主軸受６０、吸入管１９及び吐出管２０から構成されている。以下、この高低圧ドーム型スクロール圧縮機１の構成部品についてそれぞれ詳述していく。
【００３１】
＜高低圧ドーム型スクロール圧縮機の構成部品の詳細＞
（１）ケーシング
ケーシング１０は、密閉容器であって、主に、略円筒状の胴部ケーシング部１１、椀状の上壁部１２及び椀状の底壁部１３から構成されている。上壁部１２は、胴部ケーシング部１１の上端部に溶接されている。底壁部１３は、胴部ケーシング部１１の下端部に溶接されている。そして、このケーシング１０には、主に、ガス冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１５と、スクロール圧縮機構１５の下方に配置される駆動モータ１６とが収容されている。このスクロール圧縮機構１５と駆動モータ１６とは、ケーシング１０内を上下方向に延びるように配置されるクランク軸１７によって連結されている。そして、この結果、スクロール圧縮機構１５と駆動モータ１６との間には、間隙空間１８が生じる。
【００３２】
（２）スクロール圧縮機構
スクロール圧縮機構１５は、図１に示されるように、主に、ハウジング２３と、ハウジング２３の上方に密着して配置される固定スクロール２４と、固定スクロール２４に噛合する可動スクロール２６とから構成されている。以下、このスクロール圧縮機構１５の構成部品についてそれぞれ詳述していく。
【００３３】
ａ）ハウジング
ハウジング２３は、その外周面において周方向の全体に亘って胴部ケーシング部１１に圧入固定されている。つまり、胴部ケーシング部１１とハウジング２３とは全周に亘って密着されている。このため、ケーシング１０の内部は、ハウジング２３の下方の高圧空間２８とハウジング２３の上方の低圧空間２９とに区画されていることになる。また、このハウジング２３には、上端面が固定スクロール２４の下端面と密着するように、固定スクロール２４がボルト３８により締結固定されている。また、このハウジング２３には、上面中央に凹設されたハウジング凹部３１と、下面中央から下方に延設された軸受部３２とが形成されている。そして、この軸受部３２には上下方向に貫通する軸受孔３３が形成されており、この軸受孔３３にクランク軸１７の主軸部１７ｂが軸受３４を介して回転自在に嵌入されている。
【００３４】
ｂ）固定スクロール
固定スクロール２４は、図１に示されるように、主に、鏡板２４ａと、鏡板２４ａの鏡面から鏡面と略直交する方向に沿って下方に延びる渦巻き状（インボリュート状）のラップ２４ｂとから構成されている。鏡板２４ａには、後述する圧縮室４０に連通する吐出穴４１と、吐出穴４１に連通する拡大凹部４２とが形成されている。吐出穴４１は、鏡板２４ａの中央部分において上下方向に延びるように形成されている。拡大凹部４２は、鏡板２４ａの上面に水平方向に広がるように形成された凹部である。
【００３５】
そして、固定スクロール２４の上面には、この拡大凹部４２を塞ぐように蓋体４４がボルト４４ａにより締結固定されている。そして、拡大凹部４２に蓋体４４が覆い被せられることによりスクロール圧縮機構１５の運転音を消音させるマフラー空間４５が形成されている。なお、固定スクロール２４と蓋体４４とは、図示しないパッキンを介して密着させることによりシールされている。
【００３６】
ｃ）可動スクロール
可動スクロール２６は、アウタードライブ型の可動スクロールであって、図１、図２及び図３に示されるように、主に、鏡板２６ａと、鏡板２６ａの鏡面２６Ｐから鏡面２６Ｐと略直交する方向に沿って上方に延びる渦巻き状（インボリュート状）のラップ２６ｂと、鏡板２６ａの下面から下方に延びクランク軸１７の偏心軸部１７ａの外側に嵌合する軸受部２６ｃと、鏡板２６ａの両端部に形成される溝部２６ｄ（図３参照）とから構成されている。
【００３７】
そして、この可動スクロール２６は、溝部２６ｄにオルダムリング３９（図１参照）が嵌め込まれることによりハウジング２３に支持される。また、軸受部２６ｃにはクランク軸１７の偏心軸部１７ａが嵌入される。可動スクロール２６は、このようにスクロール圧縮機構１５に組み込まれることによってクランク軸１７の回転により自転することなくハウジング２３内を公転する。そして、可動スクロール２６のラップ２６ｂは固定スクロール２４のラップ２４ｂに噛合させられており、両ラップ２４ｂ，２６ｂの接触部の間には圧縮室４０が形成される。そして、この圧縮室４０では、可動スクロール２６の公転に伴い中心に向かって変位し、その容積が収縮していく。この高低圧ドーム型スクロール圧縮機１では、このようにして圧縮室４０に入ったガス冷媒が圧縮される。
【００３８】
ｄ）その他
また、このスクロール圧縮機構１５には、固定スクロール２４とハウジング２３とに亘り、連絡通路４６が形成されている。この連絡通路４６は、固定スクロール２４に切欠形成されたスクロール側通路４７と、ハウジング２３に切欠形成されたハウジング側通路４８とから構成される。そして、連絡通路４６の上端、即ちスクロール側通路４７の上端は拡大凹部４２に開口し、連絡通路４６の下端、即ちハウジング側通路４８の下端はハウジング２３の下端面に開口している。つまり、このハウジング側通路４８の下端開口は、連絡通路４６の冷媒を間隙空間１８に流出させる吐出口４９となっている。
【００３９】
（３）オルダムリング
オルダムリング３９は、可動スクロール２６の自転運動を防止するための部材であって、ハウジング２３の上面に形成されているオルダム溝（図示せず）に嵌め込まれている。なお、このオルダム溝は、長円形状の溝であって、ハウジング２３において互いに対向する位置に配設されている。
【００４０】
（４）駆動モータ
駆動モータ１６は、直流モータであって、主に、ケーシング１０の内壁面に固定された環状のステータ５１と、ステータ５１の内側に僅かな隙間（エアギャップ通路）をもって回転自在に収容されたロータ５２とから構成されている。そして、この駆動モータ１６は、ステータ５１の上側に形成されているコイルエンド５３の上端がハウジング２３の軸受部３２の下端とほぼ同じ高さ位置になるように配置されている。
【００４１】
ステータ５１には、ティース部に銅線が巻回されており、上方及び下方にコイルエンド５３が形成されている。また、ステータ５１の外周面には、ステータ５１の上端面から下端面に亘り且つ周方向に所定間隔をおいて複数個所に切欠形成されているコアカット部が設けられている。そして、このコアカット部により、胴部ケーシング部１１とステータ５１との間に上下方向に延びるモータ冷却通路５５が形成されている。
【００４２】
ロータ５２は、上下方向に延びるように胴部ケーシング部１１の軸心に配置されたクランク軸１７を介してスクロール圧縮機構１５の可動スクロール２６に駆動連結されている。また、連絡通路４６の吐出口４９を流出した冷媒をモータ冷却通路５５に案内する案内板５８が、間隙空間１８に配設されている。
【００４３】
（５）クランク軸
クランク軸１７は、図１に示されるように、略円柱状の一体成形部品であって、主に、偏心軸部１７ａ、主軸部１７ｂ、バランスウェイト部１７ｃ及び副軸部１７ｄから成る。偏心軸部１７ａは、可動スクロール２６の軸受部２６ｃに収容される。主軸部１７ｂは、ハウジング２３の軸受孔３３に軸受３４を介して収容される。副軸部１７ｄは、下部主軸受６０に収容される。
【００４４】
（６）下部主軸受
下部主軸受６０は、駆動モータ１６の下方の下部空間に配設されている。この下部主軸受６０は、胴部ケーシング部１１に固定されるとともにクランク軸１７の下端側軸受を構成し、クランク軸１７の副軸部１７ｄを収容している。
【００４５】
（７）吸入管
吸入管１９は、冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構１５に導くためのものであって、ケーシング１０の上壁部１２に気密状に嵌入されている。吸入管１９は、低圧空間２９を上下方向に貫通すると共に、内端部が固定スクロール２４に嵌入されている。
【００４６】
（８）吐出管
吐出管２０は、ケーシング１０内の冷媒をケーシング１０外に吐出させるためのものであって、ケーシング１０の胴部ケーシング部１１に気密状に嵌入されている。そして、この吐出管２０は、上下方向に延びる円筒形状に形成されハウジング２３の下端部に固定される内端部３６を有している。なお、吐出管２０の内端開口、即ち流入口は、下方に向かって開口されている。
【００４７】
＜高低圧ドーム型スクロール圧縮機の運転動作＞
次に、高低圧ドーム型スクロール圧縮機１の運転動作について簡単に説明する。駆動モータ１６が駆動されると、先ず、クランク軸１７が回転し、可動スクロール２６が自転することなく公転運転を行う。すると、低圧のガス冷媒が、吸入管１９を通って圧縮室４０の周縁側から圧縮室４０に吸引され、圧縮室４０の容積変化に伴って圧縮され、高圧のガス冷媒となる。そして、この高圧のガス冷媒は、圧縮室４０の中央部から吐出穴４１を通ってマフラー空間４５へ吐出され、その後、連絡通路４６、スクロール側通路４７、ハウジング側通路４８、吐出口４９を通って間隙空間１８へ流出し、案内板５８と胴部ケーシング部１１の内面との間を下側に向かって流れる。そして、このガス冷媒は、案内板５８と胴部ケーシング部１１の内面との間を下側に向かって流れる際に、一部が分流して案内板５８と駆動モータ１６との間を円周方向に流れる。なお、このとき、ガス冷媒に混入している潤滑油が分離される。一方、分流したガス冷媒の他部は、モータ冷却通路５５を下側に向かって流れ、モータ下部空間にまで流れた後、反転してステータ５１とローター５２との間のエアギャップ通路、または連絡通路４６に対向する側（図１における左側）のモータ冷却通路５５を上方に向かって流れる。その後、案内板５８を通過したガス冷媒と、エアギャップ通路又はモータ冷却通路５５を流れてきたガス冷媒とは、間隙空間１８で合流して吐出管２０の内端部３６から吐出管２０に流入し、ケーシング１０外に吐出される。そして、ケーシング１０外に吐出されたガス冷媒は、冷媒回路を循環した後、再度吸入管１９を通ってスクロール圧縮機構１５に吸入されて圧縮される。
【００４８】
＜摺動部品の製造方法＞
本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型スクロール圧縮機１において、クランク軸１７、ハウジング２３、固定スクロール２４、可動スクロール２６、オルダムリング３９及び下部主軸受６０は摺動部品であり、これらの摺動部品は下記製造方法により製造される。
【００４９】
（１）原材料
本発明の実施の形態において上記摺動部品の原材料となる鉄素材としては、Ｃ：２．２〜２．５ｗｔ％、Ｓｉ：１．８〜２．２ｗｔ％、Ｍｎ：０．５〜０．７ｗｔ％、Ｐ：＜０．０３５ｗｔ％、Ｓ：＜０．０４ｗｔ％、Ｃｒ：０．００〜０．５０ｗｔ％、Ｎｉ：０．５０〜１．００ｗｔ％が添加されているビレットが採用される。なお、ここにいう重量割合は全量に対する割合である。また、ここに「ビレット」とは、一端、上記成分の鉄素材が溶融炉において溶融された後に、連続鋳造装置により円柱形状等に成形された最終成形前の素材を意味する。なお、ここで、Ｃ及びＳｉの含有量は、引張強度及び引張弾性率が片状黒鉛鋳鉄より高くなること、及び複雑な形状の摺動部品基体を成形するのに適切な流動性を備えていることの両方を満足するように決定される。また、Ｎｉの含有量は、金属組織の靭性を向上させて成形時の表面クラックを防止するのに適切な金属組成を構成するように決定されている。
【００５０】
（２）製造工程
本発明の実施の形態に係る摺動部品は、半溶融ダイキャスト成形工程、熱処理工程、仕上げ工程及び部分熱処理工程を経て製造される。以下、各工程について詳述する。
【００５１】
ａ）半溶融ダイキャスト成形工程
半溶融ダイキャスト成形工程では、先ず、ビレットを高周波加熱して半溶融状態とする。次いで、その半溶融状態のビレットを所定の金型に注入する際に、ダイキャストマシンで所定圧力を加えながらビレットを所望の形状に成形し摺動部品基体を得る。そして、摺動部品基体を金型内で急冷して凝固させると、その摺動部品基体の金属組織は、全体的に白銑化したものとなる。なお、摺動部品基体は最終的に得られる摺動部品よりも若干大きく、この摺動部品基体は、後の仕上げ工程において加工代が取り除かれて最終的な摺動部品となる。
【００５２】
なお、本発明の実施の形態において、可動スクロール２６の基体１２６は図４及び図５に示される金型８０を用いて成形される。
【００５３】
可動スクロール２６の基体１２６を半溶融ダイキャスト成形するための金型８０は、図４に示されるように、第１型部分８１及び第２型部分８２からなる。なお、湯口（図示せず）は鏡板相当部分のほぼ中心に配置されている。そして、第２型部分８２には、図４及び図５に示されるように、鏡板２６ａの上部を形成するための凹部８２３と、ラップ２６ｂを形成するための渦巻き溝部８２１と、渦巻き溝部８２１の巻き終わり端から内周側の渦巻き溝部８２１に連通する連通溝部８２２とが形成されている。なお、渦巻き溝部８２１は、可動スクロール２６の基体１２６を抜きやすくするために、底部（チップ部分に対応する部分）から凹部８２３に向かうに従って幅が広がるように形成されている。したがって、この金型８０により形成される可動スクロール２６の基体１２６では、ラップ相当部分はチップ相当部分から鏡板相当部分に向かうに従って幅が広くなる。また、連通溝部８２２によって形成される部分は、後の仕上げ工程において除去されることになる。
【００５４】
ｂ）熱処理工程
熱処理工程では、半溶融ダイキャスト成形工程後の摺動部品基体が熱処理される。この熱処理工程において、摺動部品基体の金属組織は、白銑化組織からパーライト／フェライト基地、塊状黒鉛から成る金属組織へと変化する。なお、この白銑化組織の黒鉛化、パーライト化については熱処理温度、保持時間、冷却速度などを調節することにより調節することができる。例えば、Honda R&D Technical Review の Vol.14 No.1 の論文「鉄の半溶融成形技術の研究」にあるように、９５０℃で６０分保持した後に０．０５〜０．１０℃／ｓｅｃの冷却速度で炉中にて徐冷することにより、５００ＭＰａ〜７００ＭＰａ程度の引張強度、ＨＢ１５０（ＨＲＢ８１（ＳＡＥ  Ｊ  ４１７硬さ換算表からの換算値））〜ＨＢ２００（ＨＲＢ９６（ＳＡＥ  Ｊ  ４１７硬さ換算表からの換算値））程度の硬度を有する金属組織を得ることができる。このような金属組織はフェライト中心であるために軟らかく被削性に優れるが、機械加工時に構成刃先を形成して刃具寿命を低下させる可能性がある。また、１０００℃で６０分保持した後に空冷し、さらに最初の温度より少し低い温度で所定時間保持した後に空冷することにより、６００ＭＰａ〜９００ＭＰａ程度の引張強度、ＨＢ２００（ＨＲＢ９６（ＳＡＥ  Ｊ  ４１７硬さ換算表からの換算値））〜ＨＢ２５０（ＨＲＢ１０５，ＨＲＣ２６（ＳＡＥ  Ｊ  ４１７硬さ換算表からの換算値、なおＨＲＢ１０５は試験タイプの有効な実用範囲を超えるため参考値である））程度の硬度を有する金属組織を得ることができる。このような金属組織において、片状黒鉛鋳鉄と同等の硬度を有するものは、片状黒鉛鋳鉄と同等の被削性を有し、同等の延性・靭性を有する球状黒鉛鋳鉄と比較すると被削性に優れている。また、１０００℃で６０分保持した後に油冷し、さらに最初の温度より少し低い温度で所定時間保持した後に空冷することにより、８００ＭＰａ〜１３００ＭＰａ程度の引張強度、ＨＢ２５０（ＨＲＢ１０５，ＨＲＣ２６（ＳＡＥ  Ｊ  ４１７硬さ換算表からの換算値、なおＨＲＢ１０５は試験タイプの有効な実用範囲を超えるため参考値である））〜ＨＢ３５０（ＨＲＢ１２２，ＨＲＣ４１（ＳＡＥ  Ｊ  ４１７硬さ換算表からの換算値、なおＨＲＢ１２２は試験タイプの有効な実用範囲を超えるため参考値である））程度の硬度を有する金属組織を得ることができる。このような金属組織はパーライト中心であるために硬く、被削性に劣るが、耐摩耗性に優れている。ただし、硬すぎることによる摺動相手材への攻撃性を有する可能性がある。
【００５５】
なお、本発明の実施の形態において、この熱処理工程では、摺動部品基体の硬度がＨＲＢ９０（ＨＢ１７６（ＳＡＥ  Ｊ  ４１７硬さ換算表からの換算値））よりも高くＨＲＢ１００（ＨＢ２１９（ＳＡＥ  Ｊ  ４１７硬さ換算表からの換算値））よりも低くなるような条件下で熱処理される。
【００５６】
ｃ）仕上げ工程
仕上げ工程では、摺動部品基体が機械加工されて摺動部品の完成となる。
【００５７】
＜金型損傷メカニズム＞
半溶融ダイキャスト成形や半凝固ダイキャスト成形に、図６に示されるような従来の第２型部分を有する金型が用いられた場合の金型損傷メカニズムを参考までに以下に説明する。なお、第１型部分は上述した第１型部分と全く同一である。
【００５８】
先ず、金型に高温の半溶融金属が加圧されながら投入されると、第２型部分８２Ａの渦巻き溝部８２１Ａの巻き終わり端（外周側の端）近傍の溝壁（以下「外周端溝壁」という）を押す力が生じる。つまり、このとき、外周端溝壁には、引張荷重が負荷されることになる。なお、図８には、外周端溝壁に作用する引張応力を解析した結果（コンター図）を示した。
【００５９】
次に、充填された高温の半溶融金属からの伝熱により金型の温度が急上昇し、数秒後に成形品が取り出されると、金型８０の温度は外周側から低下していく。なお、図７には、金型の中央部の溝壁と外周端溝壁とにおける実測温度値の時系列変化図を示す。また、図１０には、金型の温度をサーモビュワーを用いて測定した結果を示す。
【００６０】
そして、このように金型の中央部の溝壁と外周端溝壁との間に大きな温度差が発生すると、外周端溝壁には、熱膨張による圧縮荷重が作用する。なお、図９には、外周端溝壁に作用する圧縮応力を解析した結果（コンター図）を示した。
【００６１】
したがって、このような金型では、外終端溝壁に、加圧による引張荷重と熱膨張による圧縮荷重とが交互に繰り返し負荷され、その結果、外周端溝壁に大きな応力振幅が発生することになる。そして、その応力振幅が金型の材料の疲労限度を越えると、疲労破壊が発生して外周端溝壁に亀裂ＣＲが生じることになる。
【００６２】
＜金型の特徴＞
本実施の形態に係る金型８０には連通溝部８２２が形成されている。このため、この金型８２には、従来の金型に存在していた外周端溝壁が存在しない。したがって、この金型８２では、一部の溝壁への応力集中を防ぐことができ、応力振幅の大きさを大幅に低減できる。よって、半溶融ダイキャスト成形や半凝固ダイキャスト成形においてこのような金型を利用すれば、応力振幅による金型負荷を軽減することができ、引いては金型寿命を１０倍以上延ばすことができる。
【００６３】
＜変形例＞
（Ａ）
先の実施形態に係る金型８０では第２型部分８２の連通溝部８２２が図５に示されるような形状とされていたが、連通溝部の形状については特に限定されず、例えば、は図１１〜図１４に示されるような連通溝部８２２Ａ，８２２Ｂ，８２２Ｃ，８２２Ｄが形成されてもよい。なお、応力解析（平均応力、応力振幅、疲労限に対する安全率等を考慮）の結果、図１３及び図１４に示されるような形状の連通溝部８２２Ｃ，８２２Ｄが特に好ましい。図１３では、底面視において渦巻き溝部８２１及び連通溝部８２２Ｃの外周辺が円弧に近い形状とされている。また、図１４では、底面視において連通溝部８２２Ｄの外周辺が円弧と、渦巻き溝部８２１の外周辺上の点から延びる接線とから構成されている。
【００６４】
（Ｂ）
先の実施の形態では本発明が可動スクロール２６の成形金型に適用されたが、固定スクロールやハウジング等、他の部品の成形金型に本発明が適用されてもよい。例えば、平板部材の成形において図１５に示されるような金型部分１００が用いられてもよい。なお、かかる場合、符号１１０で示される溝部が成形品部分に対応する溝部であり、符号１２０で示される溝部が連通溝部であって機械加工等によって除去される部分に対応する溝部である。また、例えば、図１８および図１９に示されるような補強リブ２５１を有するハウジング２５０の成形において、図１６および図１７に示されるような金型２００が用いられてもよい。なお、かかる場合、符号２１０で示される溝部が補強リブ２５１に対応する溝部であり、符号２２０で示される溝部が連通溝部であって機械加工等によって除去される部分に対応する溝部である。
【００６５】
（Ｃ）
先の実施の形態では密閉型の高低圧ドーム型スクロール圧縮機１が採用されたが、圧縮機は、高圧ドーム型の圧縮機であっても低圧ドーム型の圧縮機であってもよい。また、半密閉形や開放型の圧縮機であってもよい。
【００６６】
（Ｄ）
先の実施の形態では鉄素材としてＣ：２．２〜２．５ｗｔ％、Ｓｉ：１．８〜２．２ｗｔ％、Ｍｎ：０．５〜０．７ｗｔ％、Ｐ：＜０．０３５ｗｔ％、Ｓ：＜０．０４ｗｔ％、Ｃｒ：０．００〜０．５０ｗｔ％、Ｎｉ：０．５０〜１．００ｗｔ％が添加されているビレットが採用されたが、鉄素材の元素割合は、本発明の趣旨を損ねない限り、任意に決定することができる。
【００６７】
（Ｅ）
先の実施の形態では自転防止機構としてオルダムリング３９が採用されているが、自転防止機構としてピン、ボールカップリング、クランク等、いかなる機構が採用されてもよい。
【００６８】
（Ｆ）
先の実施の形態ではスクロール圧縮機１が冷媒回路内で用いられる場合を例に挙げたが、用途に付いては空調用に限定するものではなく、単体もしくはシステムに組込まれて用いられる圧縮機や送風機、過給機、ポンプなどであってもよい。
【００６９】
（Ｇ）
先の実施の形態に係るスクロール圧縮機１には潤滑油が存在したが、オイルレス若しくはオイルフリー（油があってもなくてもよい）タイプの圧縮機、送風機、過給機、ポンプであってもよい。
【００７０】
（Ｈ）
先の実施の形態に係る高低圧ドーム型スクロール圧縮機１は、アウタードライブ型のスクロール圧縮機であったが、本発明に係るスクロール圧縮機はインナードライブ型のスクロール圧縮機であってもよい。
【００７１】
（Ｉ）
先の実施の形態に係る可動スクロール２６では切欠部がエンドミル等により形成されたが、図５に示される可動スクロール２６の鏡板２６ａの中心部分の上面において切欠部（座ぐり部）が半溶融ダイキャスト成形工程において予め形成されてもよい。
【００７２】
（Ｊ）
先の実施の形態では、摺動部品の原材料として鉄素材が用いられたが、本発明の趣旨を損ねない限り、鉄以外の金属材料が用いられてもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係る金型は、半溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により成形体を製造する場合において寿命が長いという特徴があり、溶融ダイキャスト成形法又は半凝固ダイキャスト成形法により成形品を製造する場合において非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型スクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型スクロール圧縮機に組み込まれる可動スクロールの上面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型スクロール圧縮機に組み込まれる可動スクロールのＶ−Ｖ断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型スクロール圧縮機に組み込まれる可動スクロールを製造するための金型及び半溶融ダイキャスト成形により成形された可動スクロールの基体の縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る高低圧ドーム型スクロール圧縮機に組み込まれる可動スクロールを製造するための金型のうち鏡板及びラップ形成側の部分の底面図である。
【図６】可動スクロールを製造するための従来の金型のうち鏡板及びラップ形成側の部分の底面図である。
【図７】従来の金型で可動スクロールを成形したときの温度実測値の時系列変化を表すグラフ図である。
【図８】従来の金型に半溶融金属を加圧投入したときに生じる応力の解析結果を示す図である。
【図９】従来の金型において熱変形によって発生する応力の解析結果を示す図である。
【図１０】従来の金型の温度をサーモビュワーを用いて測定した結果を示す図である。
【図１１】変形例（Ａ）に係る鏡板及びラップ形成側の金型部分の底面図である。
【図１２】変形例（Ａ）に係る鏡板及びラップ形成側の金型部分の底面図である。
【図１３】変形例（Ａ）に係る鏡板及びラップ形成側の金型部分の底面図である。
【図１４】変形例（Ａ）に係る鏡板及びラップ形成側の金型部分の底面図である。
【図１５】変形例（Ｂ）に係る金型部分の上面図である。
【図１６】変形例（Ｂ）に係るハウジングを製造するための金型のうち補強リブ形成側の部分の上面図である。
【図１７】変形例（Ｂ）に係るハウジングを製造するための金型のＶ−Ｖ断面図である。
【図１８】変形例（Ｂ）に係るハウジングの底面図である。
【図１９】変形例（Ｂ）に係るハウジングのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
８２      金型の第２型部分（金型）
１００，２００      金型部分（金型）
１１０      成形品に対応する溝部（第１溝部）
２１０      補強リブに対応する溝部（第１溝部）
１２０，２２０      連通溝部（第２溝部）
１２６      可動スクロールの基体（予備成形体）
８２１      渦巻き溝部（第１溝部）
８２２，８２２Ａ，８２２Ｂ，８２２Ｃ，８２２Ｄ      連通溝部（第２溝部）
【図１】
2010000525.tif 000003
【図２】
2010000525.tif 000004
【図３】
2010000525.tif 000005
【図４】
2010000525.tif 000006
【図５】
2010000525.tif 000007
【図６】
2010000525.tif 000008
【図７】
2010000525.tif 000009
【図８】
2010000525.tif 000010
【図９】
2010000525.tif 000011
【図１０】
2010000525.tif 000012
【図１１】
2010000525.tif 000013
【図１２】
2010000525.tif 000014
【図１３】
2010000525.tif 000015
【図１４】
2010000525.tif 000016
【図１５】
2010000525.tif 000017
【図１６】
2010000525.tif 000018
【図１７】
2010000525.tif 000019
【図１８】
2010000525.tif 000020
【図１９】
2010000525.tif 000021